Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сети связи и системы коммутации

..pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
05.02.2023
Размер:
2.19 Mб
Скачать

Глава 3. Введение в теорию телетрафика

81

ãäå x, z — состояния занятости; Q(x), Q(z) — стационарные вероятности возникновения состояний x è z; λx — интенсивность распределения продолжительностей состояния x; p(z,x) — переходная вероятность (вероятность того, что по завершении состояния z наступит состояние x).

Продемонстрируем решение уравнений (6) для полнодоступного пучка ЭСЛ с N линиями, рассматриваемого в качестве системы с потерями, на которую поступает случайная нагрузка A.

Искомой величиной в выражении (6) является Q(x). Случайные вели- чины X è Z могут принимать значения 0, 1, 2, …, N. Интенсивности состояний x: λx = A + x. Принимая во внимание, что в данной системе переходы возможны лишь в соседние состояния (например, из z только в (z+1) èëè (z−1), что составляет полную группу событий: P[z,(z+1)] + P[z,(z−1)] = 1), запишем все возможные величины переходных вероятностей:

ïðè занятии линий (x = z + 1):

P (z,z + 1) = A(A + z), 0 ≤ z < N;

ïðè освобождении линий (x = z − 1):

P (z,z − 1) = z(A + z), 0 < z < N;

если заняты все N линий (x = z = N):

P (N, N) = A(A + N), z = N;

все остальные переходные вероятности: P(z, x) = 0.

С учетом введенных обозначений для 0 < x < N уравнение (6) приобретает следующий вид:

(A + x)Q(x) = λz1 p (z1,x)Q (z1 ) + λz2 p (z2,x)Q (z2 ),

ãäå z1

= x − 1;

λz1

= A + z1;

p (x − 1,x) = A (A + x − 1); z2 = x + 1; λz2 = A + z2;

p

(

x +

1,x

)

=

(

 

) (

 

)

 

 

 

x + 1

 

A + x + 1 .

После преобразований получим:

(A + x)Q(x) = AQ (X − 1) + (x + 1)Q (x + 1),

что позволяет записать простое рекуррентное соотношение для вероятностей состояний занятости:

Q(x) = Ax Q(x − 1).

Отсюда легко получить граничные условия для состояний x = 0 è x = N:

Q(1) = AQ(0)

è

Q(N) =

A

Q (N − 1).

 

 

 

 

N

Введение нижнего граничного условия приводит рекуррентное соотношение к удобному виду:

Q(x) =

Ax

Q(0).

(7)

x !

 

 

 

 

 

 

N

Величина Q(0) определяется из условия нормировки

Q(x) = 1 :

x=0

Q(0)= N Ax −1.x=0 x !

82

В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

В окончательном виде вероятность состояния занятости полнодоступного пучка ЭСЛ емкостью N определяется по формуле

Q(x) =

Ax

 

 

.

(8)

N

 

z

 

x ! A

 

 

 

 

z=0

z !

 

 

 

 

 

 

Соотношение (8) носит название распределения Эрланга для СМО с потерями. Нетрудно видеть,что при наличии коммутационного устройства неограниченной емкости (N → ∞) и случайного входного потока требований (M → ∞) распределение Эрланга трансформируется в распределение Пуассона:

Q(x) =

lim

Ax N

Az

 

z !

 

N →∞ x !

 

 

z=0

 

−1

= Ax x! eA.

Вероятность блокировки требований в полнодоступном пучке при M → ∞ равна вероятности того, что все линии пучка ЭСЛ заняты, и вычисляется по формуле, известной в теории массового обслуживания как B-формула Эрланга:

B = G = E

(A) =

AN N !

.

(9)

N

1,N

 

 

 

 

 

(AX x !)

 

 

x=0

Результаты расчетов по формуле (9) для некоторых величин параметров A è N сведены в табл. 3.1, заимствованную из [25]. При этом вероятности блокировок пучков линий с ресурсами N è (N−1) связаны друг с другом посредством рекуррентного соотношения вида

 

 

 

 

BN −1 =

 

NBN

 

.

 

 

 

 

 

(10)

 

 

 

 

A (1 −

BN )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1

 

Максимальная интенсивность поступающей нагрузки

 

 

 

 

в зависимости от вероятности потерь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обслуЧисло живающих приборов

 

 

 

Вероятность потерь Â, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

0,05

0,1

0,5

1,0

 

2

 

5

 

10

15

20

 

30

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,0001

0,0005

0,001

0,005

0,010

0,020

0,053

0,111

0,176

0,250

0,429

0,667

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,014

0,032

0,046

0,105

0,153

0,223

0,381

0,595

0,796

1,00

 

1,45

2,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0,087

0,152

0,194

0,340

0,455

0,602

0,899

1,27

1,60

1,93

 

2,63

3,48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

0,235

0,362

0,439

0,701

0,869

 

1,09

 

1,62

2,05

2,50

2,95

 

3,89

5,02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0,452

0,649

0,762

1,13

1,36

 

1,66

 

2,22

2,88

3,45

4,01

 

5,10

6,60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0,728

0,996

1,15

1,62

1,91

 

2,28

 

2,96

3,76

4,44

5,11

 

6,51

8,19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

1,05

1,39

1,58

2,16

2,50

 

2,94

 

3,74

4,67

5,46

6,23

 

7,86

9,80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

1,42

1,83

2,05

2,73

3,13

 

3,63

 

4,54

5,60

6,50

7,37

 

9,21

11,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

1,83

2,30

2,56

3,33

3,78

 

4,34

 

5,37

6,55

7,55

8,52

 

10,6

13,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

2,26

2,80

3,09

3,96

4,46

 

5,08

 

6,22

7,51

8,62

9,68

 

12,0

14,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

2,72

3,33

3,65

4,61

5,16

 

5,84

 

7,08

8,49

9,69

10,9

 

13,3

16,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

3,21

3,88

4,23

5,28

5,88

 

6,61

 

7,95

9,47

10,8

12,0

 

14,7

18,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Введение в теорию телетрафика

 

 

 

 

 

 

83

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обслуЧисло живающих приборов

 

 

 

Вероятность потерь Â, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

0,05

0,1

0,5

1,0

2

5

10

 

15

20

30

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

3,71

4,45

4,83

5,96

6,61

7,40

8,83

10,5

 

11,9

13,2

16,1

19,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

4,24

5,03

5,45

6,66

7,35

8,20

9,73

11,5

 

13,0

14,4

17,5

21,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

4,78

5,63

6,08

7,38

8,11

9,01

10,6

12,5

 

14,1

15,6

18,9

22,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

5,34

6,25

6,72

8,10

8,88

9,83

11,5

13,5

 

15,2

16,8

20,3

24,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

5,91

6,88

7,38

8,83

9,65

10,7

12,5

14,5

 

16,3

18,0

21,7

26,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

6,50

7,52

8,05

9,58

10,4

11,5

13,4

15,5

 

17,4

19,2

23,1

27,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

7,09

8,17

8,72

10,3

11,2

12,3

14,3

16,6

 

18,5

20,4

24,5

29,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

7,70

8,83

9,41

11,1

12,0

13,2

15,2

17,6

 

19,6

21,6

25,9

31,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

8,32

9,50

10,1

11,9

12,8

14,0

16,2

18,7

 

20,8

22,8

27,3

32,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

8,95

10,2

10,8

12,6

13,7

14,9

17,1

19,7

 

21,9

24,1

28,7

34,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

9,58

10,9

11,5

13,4

14,5

15,8

18,1

20,7

 

23,0

25,3

30,1

36,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

10,2

11,6

12,2

14,2

15,3

16,6

19,0

21,8

 

24,2

26,5

31,6

37,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

10,9

12,3

13,0

16,0

16,1

17,5

20,0

22,8

 

25,3

27,7

33,0

39,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

11,5

13,0

13,7

15,8

17,0

18,4

20,9

23,9

 

26,4

28,9

34,4

41,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

12,2

13,7

14,4

16,6

17,8

19,3

21,9

24,9

 

27,6

30,2

35,8

42,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

12,9

14,4

15,2

17,4

18,6

20,2

22,9

26,0

 

28,7

31,4

37,2

44,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

13,6

15,1

15,9

18,2

19,5

21,0

23,8

27,1

 

29,9

32,6

38,6

46,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

14,2

15,9

16,7

19,0

20,3

21,9

24,8

28,1

 

31,0

33,8

40,0

47,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

14,9

16,6

17,4

19,9

21,2

22,8

25,8

29,2

 

32,1

35,1

41,5

49,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

15,6

17,3

18,2

20,7

22,0

23,7

26,7

30,2

 

33,3

36,3

42,9

51,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

16,3

18,1

19,0

21,5

22,9

24,6

27,7

31,3

 

34,4

37,5

44,3

52,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

17,0

18,8

19,7

22,3

23,8

25,5

28,7

32,4

 

35,6

38,8

45,7

54,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

17,8

19,6

20,5

23,2

24,6

26,4

29,7

33,4

 

36,7

40,0

47,1

56,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

18,5

20,3

21,3

24,0

25,5

27,3

30,7

34,5

 

37,9

41,2

48,6

57,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

19,2

21,1

22,1

24,8

26,4

28,3

31,6

35,6

 

39,0

42,4

50,0

59,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38

19,9

21,9

22,9

25,7

27,3

29,2

32,6

36,6

 

40,2

43,7

51,4

61,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39

20,6

22,6

23,7

26,5

28,1

30,1

33,6

37,7

 

41,3

44,9

52,8

62,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

21,4

23,4

24,4

27,4

29,0

31,0

34,6

38,8

 

42,5

46,1

54,2

64,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41

22,1

24,2

25,2

28,2

29,9

31,9

35,6

39,9

 

43,6

47,4

55,7

66,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

22,8

25,0

26,0

29,1

30,8

32,8

36,6

40,9

 

44,8

48,6

57,1

67,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

23,6

25,7

26,8

29,9

31,7

33,8

37,6

42,0

 

45,9

49,9

58,5

69,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44

24,3

26,5

27,6

30,8

32,5

34,7

38,6

43,1

 

47,1

51,1

59,9

71,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

25,1

27,3

28,4

31,7

33,4

35,6

39,6

44,2

 

48,2

52,3

61,3

72,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46

25,8

28,1

29,3

32,5

34,3

36,5

40,5

45,2

 

49,4

53,6

62,8

74,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

47

26,6

28,9

30,1

33,4

35,2

37,5

41,5

46,3

 

50,6

54,8

64,2

76,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

27,3

29,7

30,9

34,2

36,1

38,4

42,5

47,4

 

51,7

56,0

65,6

77,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

28,1

30,5

31,7

35,1

37,0

39,3

43,5

48,5

 

52,9

57,3

67,0

79,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

28,9

31,3

32,5

36,0

37,9

40,3

44,5

49,6

 

54,0

58,3

68,5

81,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51

29,6

32,1

33,3

36,9

38,8

41,2

45,5

50,6

 

55,2

59,7

69,9

82,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52

30,4

32,9

34,2

37,7

39,7

42,1

46,5

51,7

 

56,3

61,0

71,3

84,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53

31,2

33,7

35,0

38,6

40,6

43,1

47,5

52,8

 

57,5

62,2

72,7

86,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

84

 

 

В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обслуЧисло живающих приборов

 

 

 

Вероятность потерь Â, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

0,05

0,1

0,5

1,0

2

5

10

 

15

20

30

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54

31,9

34,5

35,8

39,5

41,5

44,0

48,5

53,9

 

58,7

63,5

74,2

87,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55

32,7

35,3

36,6

40,4

42,4

44,9

49,5

55,0

 

59,8

64,7

75,6

89,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56

33,5

36,1

37,5

41,2

43,3

45,9

50,5

56,1

 

61,0

65,9

77,0

91,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57

34,3

36,9

38,3

42,1

44,2

46,8

61,5

67,1

 

62,1

67,7

78,4

92,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

35,1

37,8

39,1

43,0

45,1

47,8

62,6

68,2

 

63,3

68,4

79,8

94,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

59

35,8

38,6

40,0

43,9

46,0

48,7

53,6

59,3

 

64,5

69,7

81,3

96,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

36,6

39,4

40,8

44,8

46,9

49,6

54,6

60,4

 

65,6

70,9

82,7

97,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

61

37,4

40,2

41,6

45,6

47,9

50,6

55,6

61,5

 

66,8

72,1

84,1

99,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

38,2

41,0

42,5

46,5

48,8

51,5

56,6

62,6

 

68,0

73,4

85,5

101

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63

39,0

41,9

43,3

47,4

49,7

52,5

57,6

63,7

 

69,1

74,6

87,0

103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

39,8

42,7

44,2

48,3

50,6

53,4

58,6

64,8

 

70,3

75,9

88,4

104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

65

40,6

43,5

45,0

49,2

51,5

54,4

59,6

65,8

 

71,4

77,1

89,8

106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

66

41,4

44,4

45,8

50,1

52,4

55,3

60,6

66,9

 

72,6

78,3

91,2

108

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

67

42,2

45,2

46,7

51,0

53,4

56,3

61,6

68,0

 

73,8

79,6

92,7

109

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68

43,0

46,0

47,5

51,9

54,3

57,2

62,6

69,1

 

74,9

80,8

94,1

111

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69

43,8

46,8

48,4

52,8

55,2

58,2

63,7

70,2

 

76,1

82,1

95,5

113

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70

44,6

47,7

49,2

53,7

56,1

59,1

64,7

71,3

 

77,3

83,3

96,9

114

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71

45,4

48,5

50,1

54,6

57,0

60,1

65,7

72,4

 

78,4

84,6

98,4

116

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72

46,2

49,4

50,9

55,5

58,0

61,0

66,7

73,5

 

79,6

85,8

99,8

118

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

73

47,0

50,2

51,8

56,4

58,9

62,0

67,7

74,6

 

80,8

87,0

101

119

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74

47,8

51,0

52,7

57,3

59,8

62,9

68,7

75,6

 

81,9

88,3

103

121

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

48,6

51,9

53,6

58,2

60,7

63,9

69,7

76,7

 

83,1

89,5

104

123

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

76

49,4

52,7

54,4

59,1

61,7

64,9

70,8

77,8

 

84,2

90,8

105

124

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

77

50,2

53,6

55,2

60,0

62,6

65,8

71,8

78,9

 

85,4

92,0

107

126

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

78

51,1

54,4

56,1

60,9

63,5

66,8

72,8

80,0

 

86,6

93,3

108

128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

79

51,9

55,3

56,9

61,8

64,4

67,7

73,8

81,1

 

87,7

94,5

110

129

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80

52,7

56,1

57,8

62,7

65,4

68,7

74,8

82,2

 

88,9

95,7

111

131

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

81

53,5

56,9

58,7

63,6

66,3

69,6

75,8

83,3

 

90,1

97,0

113

133

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

82

54,3

57,8

59,5

64,5

67,2

70,6

76,9

84,4

 

91,2

98,2

114

134

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

83

55,1

58,6

60,4

65,4

68,2

71,6

77,9

85,5

 

92,4

99,5

115

136

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

84

56,0

59,5

61,3

66,3

69,1

72,5

78,9

86,6

 

93,6

101

117

138

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

85

56,8

60,4

62,1

67,2

70,0

73,5

79,9

87,7

 

94,7

102

118

139

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

86

57,6

61,2

63,0

68,1

70,9

74,5

80,9

88,8

 

95,9

103

120

141

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

87

58,4

62,1

63,9

69,0

71,9

75,4

82,0

89,9

 

97,1

104

121

143

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

88

59,3

62,9

64,7

69,9

72,8

76,4

83,0

91,0

 

98,2

106

123

144

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

89

60,1

63,8

65,6

70,8

73,7

77,3

84,0

92,1

 

99,4

107

124

146

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

60,9

64,6

66,5

71,8

74,7

78,3

85,0

93,1

 

101

108

126

148

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

91

61,8

65,5

67,4

72,7

75,6

79,3

86,0

94,2

 

102

109

127

149

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

92

62,6

66,3

68,2

73,6

76,6

80,2

87,1

95,3

 

103

111

128

151

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

93

63,4

67,2

69,1

74,5

77,5

81,2

88,1

96,4

 

104

112

130

153

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

94

64,2

68,1

70,0

75,4

78,4

82,2

89,1

97,5

 

105

113

131

154

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Введение в теорию телетрафика

 

 

 

 

 

85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обслуЧисло живающих приборов

 

 

 

Вероятность потерь Â, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

0,05

0,1

0,5

1,0

2

5

10

15

20

30

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

95

65,1

68,9

70,9

76,3

79,4

83,1

90,1

98,6

106

114

133

156

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96

65,9

69,8

71,7

77,2

80,3

84,1

91,1

99,7

108

116

134

158

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

97

66,8

70,7

72,6

78,2

81,2

85,1

92,2

101

109

117

135

159

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

98

67,6

71,5

73,5

79,1

82,2

86,0

93,2

102

110

118

137

161

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99

68,4

72,4

74,4

80,0

83,1

87,0

94,2

103

111

119

138

163

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

69,3

73,2

75,2

80,9

84,1

88,0

95,2

104

112

121

140

164

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.4. Распределение нагрузки от конечного числа источников

Распределение нагрузки в системе без потерь

1. Биноминальный закон

Рассмотрим систему, содержащую M источников. Каждый из источников может быть либо занят с вероятностью ρ, либо свободен с вероятностью (1−ρ). Величины средних длительностей перечисленных состояний равны tñð

è fñð соответственно. Очевидно, что в системе без потерь выполняется усло-

âèå λ (tñð + fñð ) = M.

Памятуя, что λtñð = À, нетрудно установить, что ρ = AM = tñð (tñð + fñð )

è fñð = tñð (1 − ρ)ρ.

Введем параметр q = tñð fñð , имеющий смысл потока «пауз» за время tñð от одного источника, который для системы без потерь принимает вид:

q =

tñð

=

 

tñðρ

=

 

ρ

(11)

 

 

 

 

 

.

f

t

(1 − ρ)

1 − ρ

 

ñð

ñð

 

 

 

 

 

 

Исследуем вероятность того, что x èç M источников системы заняты в некоторый момент времени. Учитывая, что события «занят» и «свободен» независимы и несовместны, приходим к биноминальному закону распределения состояний занятости

Q(x) = P

(x) = Cx

ρx (1 − ρ)M x = Cx

A x

1 −

A

M x .

(12)

 

 

 

 

M

M

M

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

M

 

Зависимости (11) и (12) позволяют найти компактную рекуррентную зависимость в форме

Q(x)

Cx

 

ρx (1 − ρ)M x

 

Cx

 

 

 

M

 

 

 

 

 

M

 

(13)

Q(x − 1) =

CMx−1 ρx−1 (1 − ρ)M x+1

= q CMx−1 .

 

При анализе систем с конечным числом источников необходимо счи- таться с тем обстоятельством, что интенсивность поступления вызовов изменяется по мере изменения числа занятых источников. Таким образом, строго говоря, считать интенсивность поступающей нагрузки величиной неизменной можно лишь с большими оговорками.

86

В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

2. Вырождение биноминального закона в закон Пуассона

Если положить неограниченное число источников с малой вероятностью состояний их занятости (M → ∞, ρ → 0), то величину A поступающего телетрафика можно считать неизменной, независимой от количества источников M. Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M !

 

 

A

x

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

Q(x) = lim P

 

(x) =

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

Mx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M →∞ m

 

 

 

 

 

 

x ! (M x)!

 

 

 

 

 

 

A

 

x

 

 

 

 

 

M → ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A M

A

 

 

 

 

 

 

 

A x

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая, что lim

1

 

 

= e

 

 

è

lim

1

 

 

 

 

 

= 1, приходим окон-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M →∞

 

 

M

 

 

 

 

 

M →∞

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

чательно к закону Пуассона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q(x) =

Ax

 

eA.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Распределение нагрузки в полнодоступном пучке из N линий

âсистеме с потерями

При рассмотрении системы без потерь предполагалось, что полнодоступный пучок ЭСЛ содержит столько линий, сколько требуется для исключения блокировок, то есть N = M. В такой системе состояние занятости линий x

определяется множеством [0, M] = {x : x X, 0 ≤ x M}.

Картина резко меняется в случае, если пучок содержит конечное число ЭСЛ (N < M). В данном случае состояния занятости линий X = (N+1), (N+2), …, M невозможны, следовательно, неизбежны потери нагрузки. Случайная величина X должна иметь распределение, отличное от биноминального, но, поскольку входной поток сохраняет биномиальное распределение, рекуррентное соотношение (13) по-прежнему применимо лишь при подсчете параметра q необходимо учитывать потери в пучке ЭСЛ конечной емкости.

Новое значение параметра q = tñð fñð легко раскрыть, используя очевидное соотношение M Y = λfñð, имеющее место в СМО с явными потерями, когда вызовы, получившие отказ, выбывают из системы (рис. 3.4).

Поток от активных источников

N Y=A(1B)

Поток от свободных источников

Рис. 3.4 — Прохождение потоков нагрузки через КС

Имеет место следующее очевидное соотношение:

 

tñð

 

A

 

Mρ

 

ρ

 

(14)

q = f =

M Y =

M Mρ(1 − B) =

1 − ρ(1 − B) ,

 

ñð

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå B — вероятность блокировки вызова.

Глава 3. Введение в теорию телетрафика

87

Используя соотношение (13), запишем рекуррентный ряд

C1

Q(1) = M qQ(0); Q(2) =

CM0

èëè

Q(x)

C2

2

 

M

Q(3) =

 

q Q(0);

C0

M

 

 

=CMx qxQ(0).

CM0

CM3 q3Q(0); ...

CM0

(15)

N

Подставляя (15) в условие нормировки Q(z) = 1, получим искомое

z=0

распределение

Cx qx

Q(x) = N M , (16)

CMz qz

Z =0

называемое распределением Энгсета.

Для систем с конечным числом источников дополнительно к понятию потерь по вызовам вводится понятие потерь по времени. Ранее всегда рассматривались потери по вызовам. Потери по времени равны доле времени относительно величины всего контролируемого промежутка, в течение которой все N линий пучка ЭСЛ заняты:

Pí(N) = Q(N).

Åñëè M → ∞, потери по времени равны потерям по вызовам вследствие блокировки. Для системы с конечным M процент блокируемых вызовов меньше этой величины вследствие уменьшения интенсивности поступления вызовов по мере того, как число занятых источников увеличивается: B <Q(N).

Потери по времени определяют вероятность того, что в состоянии, когда все линии заняты, должен поступить вызов, чтобы произошла блокировка. Поэтому вероятность блокировки вызовов Â есть опасное время в системе с числом источников (M−1):

 

CN

qN

 

B = GM −1 =

M −1

 

.

(17)

N

 

 

CMz −1qz

 

Z =0

Результаты расчетов по формуле (17) для некоторых величин параметров A è N сведены в табл. 3.2 [25].

Согласно выражению (17), величина вероятности блокировки Â зависит от параметра q, который, в свою очередь, есть функция от величины Â, что постулировано выше. Таким образом, если источник характеризуется вели- чиной ρ, а не q, то требуется некоторая форма итерации для определения Â.

Ïðè M → ∞ распределение Энгсета переходит в распределение Эрланга.

Поскольку CX qX =

M !

A X

= AX

M !

è X N,

 

 

 

 

 

M

 

 

X ! (M X)!(M X)X

 

 

X !(M X)! M Y

 

Y N, òî

lim

 

 

 

M!

= 1

и выражение (16) вырождается к виду

 

 

 

 

 

 

M →∞ (M X)!(M Y)X

 

 

Q(x) =

 

AX

 

 

 

, то есть к распределению Эрланга.

 

N

A

Z

 

X !

 

 

 

 

 

 

Z =0

Z!

 

 

Таблица 3.2

Максимальная интенсивность поступающей нагрузки в зависимости от B, N и числа источников M

Число обслуживающих

Число

 

 

 

Вероятность блокировки Â, %

 

 

 

 

приборов N

источников M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

0,05

0,1

0,5

1,0

2

5

10

15

20

30

40

1

2

0,0002

0,0010

0,0020

0,1000

0,2000

0,4000

0,100

0,202

0,307

0,417

0,659

0,9

 

3

0,0002

0,0008

0,0015

0,0075

0,0151

0,0303

0,077

0,159

0,246

0,341

0,559

0,8

 

4

0,0001

0,0007

0,0013

0,0067

0,0134

0,0270

0,069

0,143

0,224

0,312

0,519

0,7

 

5

0,0001

0,0006

0,0013

0,0063

0,0126

0,0254

0,065

0,136

0,213

0,298

0,498

0,7

2

3

0,030

0,067

0,095

0,212

0,300

0,425

0,678

0,980

1,23

1,47

1,97

2

 

4

0,023

0,052

0,074

0,167

0,238

0,342

0,560

0,832

1,07

1,30

1,78

2

 

5

0,021

0,046

0,065

0,149

0,213

0,308

0,510

0,767

0,997

1,22

1,70

2

 

6

0,019

0,043

0,061

0,139

0,200

0,289

0,482

0,731

0,955

1,18

1,65

2

 

7

0,018

0,041

0,058

0,133

0,191

0,277

0,464

0,707

0,928

1,15

1,62

2

3

4

0,186

0,317

0,400

0,685

0,864

1,090

1,50

1,95

2,31

2,65

3,35

4

 

5

0,148

0,254

0,322

0,561

0,715

0,918

1,30

1,72

2,08

2,42

3,13

3

 

6

0,131

0,227

0,288

0,505

0,648

0,837

1,20

1,62

1,97

2,31

3,02

3

 

7

0,122

0,211

0,268

0,473

0,609

0,790

1,14

1,55

1,90

2,24

2,95

3

 

8

0,116

0,201

0,255

0,452

0,583

0,759

1,10

1,51

1,85

2,19

2,90

3

 

9

0,111

0,194

0,246

0,437

0,565

0,737

1,07

1,47

1,82

2,16

2,86

3

 

10

0,108

0,188

0,240

0,426

0,551

0,720

1,05

1,45

1,79

2,13

2,84

3

 

15

0,100

0,174

0,222

0,396

0,514

0,675

0,994

1,38

1,72

2,06

2,76

3

4

5

0,500

0,748

0,889

1,33

1,59

1,89

2,24

2,98

3,43

3,86

4,76

5

 

6

0,408

0,617

0,737

1,12

1,36

1,64

2,15

2,71

3,16

3,60

4,51

5

 

7

0,365

0,554

0,665

1,02

1,24

1,52

2,01

2,56

3,02

3,46

4,38

5

 

8

0,340

0,517

0,621

0,963

1,17

1,44

1,92

2,47

2,93

3,37

4,30

5

 

9

0,323

0,492

0,592

0,922

1,13

1,39

1,86

2,41

2,87

3,31

4,24

5

 

10

0,310

0,474

0,571

0,892

1,09

1,35

1,82

2,36

2,82

3,27

4,20

5

 

15

0,280

0,429

0,518

0,816

1,00

1,25

1,71

2,24

2,70

3,14

4,08

5

5

6

0,951

1,31

1,51

2,08

2,40

2,77

3,39

4,04

4,58

5,09

6,17

7

 

7

0,794

1,11

1,28

1,80

2,10

2,45

3,07

3,73

4,28

4,80

5,91

7

 

8

0,716

1,00

1,16

1,66

1,94

2,29

2,90

3,56

4,12

4,65

5,77

7

 

9

0,668

0,940

1,09

1,56

1,84

2,18

2,78

3,45

4,01

4,55

5,68

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

88

коммутации системы и связи Сети .Винокуров .М.В

Продолжение табл. 3.2

Число обслуживающих

Число

 

 

 

Вероятность блокировки Â, %

 

 

 

 

приборов N

источников M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

0,05

0,1

0,5

1,0

2

5

10

15

20

30

40

 

10

0,635

0,896

1,04

1,50

1,77

2,11

2,71

3,37

3,94

4,48

5,61

6

 

12

0,592

0,839

0,979

1,42

1,68

2,01

2,60

3,27

3,84

4,38

5,52

6

 

15

0,556

0,791

0,924

1,35

1,60

1,92

2,51

3,18

3,74

4,29

5,44

6

 

20

0,525

0,748

0,876

1,28

1,53

1,84

2,42

3,09

3,66

4,21

5,37

6

6

7

1,51

1,97

2,21

2,90

3,26

3,69

4,38

5,12

5,73

6,32

7,59

9

 

8

1,28

1,70

1,91

2,55

2,90

3,32

4,02

4,78

5,41

6,02

7,32

8

 

9

1,17

1,55

1,76

2,37

2,71

3,12

3,82

4,59

5,24

5,85

7,17

8

 

10

1,09

1,46

1,65

2,25

2,58

2,98

3,69

4,47

5,12

5,74

7,07

8

 

15

0,926

1,25

1,43

1,97

2,29

2,68

3,38

4,17

4,84

5,48

6,84

8

 

20

0,865

1,17

1,34

1,87

2,17

2,56

3,26

4,05

4,72

5,37

6,74

8

 

30

0,813

1,10

1,27

1,77

2,07

2,45

3,15

3,94

4,62

5,28

6,66

8

7

8

2,15

2,70

2,98

3,76

4,17

4,63

5,39

6,20

6,89

7,56

9,01

10

 

9

1,85

2,36

2,62

3,36

3,75

4,22

5,00

5,85

6,56

7,25

8,74

10

 

10

1,70

2,17

2,42

3,13

3,52

3,99

4,78

5,64

6,37

7,07

8,58

10

 

15

1,39

1,80

2,02

2,68

3,05

3,51

4,31

5,21

5,97

6,70

8,25

10

 

20

1,28

1,67

1,88

2,52

2,88

3,33

4,14

5,05

5,81

6,56

8,13

10

 

30

1,19

1,56

1,76

2,38

2,74

3,18

3,99

4,90

5,68

6,44

8,03

9

8

9

2,85

3,48

3,80

4,65

5,09

5,59

6,41

7,30

8,05

8,80

10,4

12

 

10

2,49

3,08

3,37

4,20

4,64

5,14

6,00

6,92

7,71

8,48

10,2

12

 

11

2,29

2,85

3,14

3,94

4,38

4,89

5,76

6,71

7,51

8,29

9,99

12

 

12

2,16

2,70

2,97

3,77

4,20

4,17

5,59

6,56

7,37

8,17

9,88

12

 

15

1,93

2,43

2,70

3,46

3,89

4,40

5,29

6,29

7,13

7,94

9,69

11

 

20

1,76

2,24

2,49

3,23

3,65

4,16

5,06

6,07

6,93

7,76

9,54

11

 

30

1,63

2,08

2,32

3,03

3,45

3,95

4,86

5,89

6,77

7,61

9,41

11

9

10

3,59

4,30

4,64

5,57

6,03

6,56

7,44

8,39

9,22

10,0

11,9

14

 

11

3,18

3,84

4,17

5,07

5,54

6,09

7,00

8,01

8,87

9,72

11,6

13

 

12

2,94

3,57

3,89

4,79

5,26

5,81

6,75

7,78

8,66

9,52

11,4

13

 

13

2,78

3,39

3,71

4,59

5,06

5,61

6,57

7,62

8,51

9,39

11,3

13

 

14

2,66

3,26

3,57

4,44

4,91

5,47

6,43

7,50

8,41

9,29

11,2

13

 

16

2,50

3,08

3,38

4,23

4,70

5,27

6,24

7,33

8,25

9,15

11,1

13

 

18

2,39

2,95

3,25

4,09

4,56

5,13

6,11

7,21

8,15

9,06

11,0

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

телетрафика теорию в Введение .3 Глава

89

Окончание табл. 3.2

Число обслуживающих

Число

 

 

 

Вероятность блокировки Â, %

 

 

 

 

приборов N

 

источников M

0,01

0,05

0,1

0,5

1,0

2

5

10

15

20

30

40

 

20

2,31

2,87

3,15

3,99

4,46

5,02

6,02

7,13

8,07

8,99

11,0

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

2,12

2,64

2,91

3,73

4,19

4,76

5,77

6,90

7,87

8,81

10,8

13

10

11

4,38

5,15

5,52

6,49

6,98

7,54

8,47

9,49

10,4

11,3

13,3

15

 

 

12

3,91

4,64

5,00

5,97

6,47

7,04

8,02

9,09

10,0

11,0

13,0

15

 

 

13

3,63

4,34

4,69

5,65

6,16

6,74

7,75

8,86

9,81

10,8

12,8

15

 

 

14

3,45

4,13

4,47

5,43

5,94

6,54

7,56

8,69

9,66

10,6

12,7

15

 

 

15

3,31

3,98

4,32

5,27

5,78

6,38

7,41

8,56

9,55

10,5

12,6

15

 

 

16

3,20

3,86

4,19

5,14

5,65

6,25

7,30

8,46

9,46

10,4

12,6

15

 

 

18

3,04

3,68

4,01

4,95

5,46

6,07

7,13

8,31

9,33

10,3

12,5

15

 

 

20

2,93

3,56

3,88

4,81

5,32

5,93

7,01

8,21

9,23

10,2

12,4

15

 

 

25

2,75

3,36

3,68

4,59

5,10

5,72

6,81

8,04

9,08

10,1

12,3

14

 

 

30

2,65

3,25

3,56

4,47

4,98

5,59

6,69

7,93

8,99

10,0

12,2

14

11

12

5,19

6,01

6,41

7,44

7,95

8,53

9,50

10,6

11,6

12,5

14,7

17

 

 

13

4,68

5,46

5,85

6,88

7,40

8,01

9,04

10,2

11,2

12,2

14,4

17

 

 

14

4,37

5,13

5,51

6,54

7,07

7,69

8,76

9,94

11,0

12,0

14,2

17

 

 

15

4,15

4,90

5,27

6,30

6,84

7,47

8,56

9,77

10,8

11,9

14,1

17

 

 

16

3,99

4,72

5,09

6,12

6,66

7,30

8,40

9,63

10,7

11,7

14,0

16

 

 

17

3,86

4,59

4,95

5,98

6,52

7,17

8,28

9,53

10,6

11,7

14,0

16

 

 

18

3,76

4,48

4,84

5,86

6,41

7,06

8,18

9,44

10,5

11,6

13,9

16

 

 

20

3,60

4,31

4,66

5,68

6,23

6,88

8,03

9,31

10,4

11,5

13,8

16

 

 

25

3,36

4,04

4,39

5,40

5,95

6,62

7,79

9,10

10,2

11,3

13,7

16

 

 

30

3,32

3,90

4,24

5,24

5,79

6,46

7,64

8,98

10,1

11,2

13,6

16

12

13

6,03

6,90

7,31

8,39

8,92

9,52

10,5

11,7

12,7

13,8

16,1

19

 

 

14

5,47

6,31

6,72

7,80

8,35

8,98

10,1

11,3

12,4

13,4

15,8

18

 

 

15

5,13

5,95

6,35

7,44

8,00

8,65

9,77

11,0

12,1

13,2

15,7

18

 

 

16

4,88

5,69

6,09

7,18

7,75

8,42

9,56

10,8

12,0

13,1

15,5

18

 

 

17

4,70

5,50

5,90

6,99

7,56

8,24

9,40

10,7

11,8

13,0

15,5

18

 

 

18

4,56

5,35

5,74

6,83

7,41

8,09

9,27

10,6

11,8

12,9

15,4

18

 

 

20

4,34

5,12

5,51

6,60

7,18

7,87

9,08

10,4

11,6

12,8

15,3

18

 

 

25

4,03

4,77

5,16

6,24

6,83

7,54

8,78

10,2

11,4

12,6

15,1

18

 

 

30

3,85

4,58

4,96

6,04

6,63

7,35

8,61

10,0

11,3

12,5

15,0

18

90

коммутации системы и связи Сети .Винокуров .М.В